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研究生： 葉榮晟
Rong-Sheng Yeh
論文名稱： 多孔隙瀝青混凝土鋪面全生命週期管理系統建構之研究
Study of Full-Life cycle Management System for Porous Asphalt Pavement
指導教授： 林志棟
Jyh-Dong Lin
口試委員:
學位類別： 博士
Doctor
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 364
中文關鍵詞： 鋪面管理系統 、全生命週期 、多孔隙瀝青混凝土鋪面
外文關鍵詞： Pavement Management System, Life cycle, Porous Asphalt
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    • 近年來，政府積極推動工程全生命週期的管理，將工程管理制度往上推展至規劃、設計階段，並往下延伸至營運維護階段，同步融入永續發展與節能減碳概念。多孔隙瀝青混凝土應用在公路面層，對於各級道路的經濟性具有重要價值。面對道路維護管理工作，如何延長道路鋪面磨耗層材料的服務壽命，提升材料的耐久性，以降低道路養護週期的必須成本，是一個重要的研究與應用主題。
    本研究發展一個滿足台灣特殊地理環境需求外，納入全生命週期作業流程，以專家問卷訪談獲取寶貴經驗，應用專家問卷與層級分析方法，建置包括「鋪面規劃」、「鋪面設計」、「鋪面施工」、「維護管理」、「案例資料」這五個層面的全生命週期的鋪面管理系統。以建立包括規劃、設計、施工、營運、管理與維護的多孔隙瀝青混凝土鋪面全生命週期管理系統平台。
    本研究建議台灣地區多孔隙鋪面規劃設計的地理環境條件基準、路線設計因素與公路設施車道容量與服務水準因素的計算基準。多孔隙瀝青混凝土的級配規範，可以嘗試中孔隙級配或中高孔隙級配的設計材料。級配規範的空隙指標，應參考瑞典的級配規格做明確訂定，讓材料的孔隙特性更準確的掌握。厚度設計應衡量道路車流特性，比較服務效能，選取適當的設計厚度。
    修正多孔隙瀝青混凝土材料在配合設計階段，進行SGC壓實度試驗，就可以建立多孔隙瀝青混凝土的壓實度準則要求，達到施工控制與長期服務成效的參考指引。多孔隙瀝青混凝土鋪面施工與驗收，從配合設計審查、驗廠作業、駐廠品質管制、試鋪作業、鋪面施工與驗收等，配合生產控制、品管流程及品管檢驗點，建立管制圖及製程能力的資訊，達到要求品質標準與製程製程改善之依據。利用瀝青混凝土廠資源整合e化管理，對製程做即時的品質管制，強化瀝青混凝土拌合廠品質能力，提升瀝青混凝土拌合廠經營管理與能力。

    In recent years, Government is actively promoting the management of the full-life cycle. Project management system will be extended up to the planning, design, and downward to the operation of the maintenance phase, Simultaneous integration of sustainable development and the concept of saving energy and reducing carbon. The face of road maintenance management, how to extend the wear of road pavement layer materials, service life, enhance the durability of the material to reduce the cost of road maintenance cycle must be, is an important research and application topics.
    The development of a particular geographical environment to meet the demands of Taiwan into the full-life cycle processes, Questionnaires and interviews with experts, gain valuable experience in the application questionnaire and the level of expert analysis, build, including pavement planning, pavement design, pavement construction, Maintenance Management, Case Information. All the five dimensions of full-life cycle of pavement management systems. To build, including planning, design, construction, operation, management and maintenance of porous asphalt concrete pavement full-lifecycle management system platform.
    This study suggests that Taiwan''s planning and design of porous pavement base geographic and environmental conditions, route design factors and highway facilities and service levels Drive capacity factor calculation. Porous asphalt concrete gradation specifications, you can try the pore size distribution or grading in the design of high-porosity materials. Gap grading standard indicators should refer to the Swedish grading specifications so clearly laid down so that the porosity characteristics of materials, a more accurate grasp. Thickness should be designed to measure the characteristics of road traffic, more services, performance, select the appropriate design of the thickness.
    Modified porous asphalt concrete to match the design stage, for SGC compaction test, you can create porous asphalt concrete compaction criteria required to achieve the construction control and long-term effectiveness of the services referenced. Porous asphalt concrete pavement construction and acceptance, from the mix design review, inspection plant operations. Mill quality control, test shop operations, pavement construction and acceptance, with production control, quality control processes and quality control inspection points, establishing control charts and process capability of the information, meet the required quality standards and process based on process improvement. Asphalt concrete plant using integrated e-resource management, manufacturing process in real time on quality control, and strengthen the quality of asphalt concrete mixing plants ability to enhance the asphalt concrete mixing plant management and operation ability.

    目錄 ------------------------------------------------------- Ⅰ 圖目錄 ----------------------------------------------------- Ⅴ 表目錄 ----------------------------------------------------- Ⅸ • 第一章 緒論 ----------------------------------------------- 1 – 1.1 研究背景 ---------------------------------------- 1 – 1.2 研究動機與目的 ---------------------------------- 2 – 1.3 研究架構與流程 ---------------------------------- 4 – 1.4 研究的主要內容 ---------------------------------- 6 • 第二章 文獻回顧 ------------------------------------------- 9 – 2.1 多孔隙瀝青混凝土鋪面發展緣起 -------------------- 9 • 2.1.1 國外多孔隙瀝青混凝土鋪面之使用情形 ------ 10 • 2.1.2 國內多孔隙瀝青混凝土鋪面之使用情形 ------ 12 – 2.2 多孔隙瀝青混凝土鋪面材料基本性質要求 ------------ 13 • 2.2.1 粒料品質 -------------------------------- 13 • 2.2.2 級配規格 -------------------------------- 14 • 2.2.3 填充料 ---------------------------------- 14 • 2.2.4 黏結料 ---------------------------------- 18 • 2.2.5 纖維 ------------------------------------ 20 – 2.3 多孔隙瀝青混凝土鋪面配合設計方法 ---------------- 22 • 2.3.1 美國的配合設計方法 ---------------------- 23 • 2.3.2 日本配合設計方法 ------------------------ 25 • 2.3.3 各國配合設計準則 ------------------------ 26 – 2.4 多孔隙瀝青混凝土鋪面材料體積與孔隙性質 ---------- 30 • 2.4.1 超級鋪面配合設計系統 -------------------- 30 • 2.4.2 瀝青鋪面材料之空隙與壓實特性 ------------ 38 – 2.5 鋪面管理系統概要 -------------------------------- 43 • 2.5.1 鋪面管理系統定義與功能 ------------------ 43 • 2.5.2 國內鋪面維護管理系統回顧 ---------------- 45 – 2.6 全生命週期的工程管理 ---------------------------- 48 • 2.6.1 生命週期的定義 -------------------------- 48 • 2.6.2 工程生命週期定義 ------------------------ 50 • 2.6.3 工程全生命週期管理流程架構 -------------- 52 • 第三章 研究方法 ------------------------------------------- 54 – 3.1 實驗室成效試驗 ---------------------------------- 54 • 3.1.1 浸水殘餘強度(TSR)試驗 ------------------- 54 • 3.1.2 馬歇爾穩定、流度值試驗 ------------------ 55 • 3.1.3 室內透水試驗 ---------------------------- 56 • 3.1.4 間接張力強度試驗 ------------------------ 58 • 3.1.5 車轍輪跡試驗 ---------------------------- 59 • 3.1.5 浸水輪跡試驗 ---------------------------- 62 – 3.2 道路成效評估試驗 -------------------------------- 64 • 3.2.1 現場透水量試驗 -------------------------- 64 • 3.2.2 抗滑試驗 -------------------------------- 64 • 3.2.3 彭柯曼樑撓度試驗 ------------------------ 64 • 3.2.4 車轍試驗 -------------------------------- 65 • 3.2.5 平坦度試驗 ------------------------------ 65 • 3.2.6 噪音量測試驗 ---------------------------- 66 • 3.2.7 目視調查 -------------------------------- 67 – 3.3 修正式德爾菲法 ---------------------------------- 68 • 3.3.1 德爾菲法與修正式德爾菲法 ---------------- 68 • 3.3.2 修正式德爾菲法分析步驟 ------------------ 71 – 3.4 層級分析法 -------------------------------------- 77 • 3.4.1 層級分析法的應用 ------------------------ 77 • 3.4.2 層級分析法操作步驟 ---------------------- 78 – 3.5 決策試驗與實驗評估法 ---------------------------- 82 • 第四章 多孔隙瀝青混凝土鋪面規劃與設計 --------------------- 85 – 4.1 多孔隙瀝青混凝土鋪面調查規劃 -------------------- 85 • 4.1.1 台灣地理環境概要 ------------------------ 85 • 4.1.2 路線設計與交通容量設計要素 -------------- 91 • 4.1.3 多孔隙瀝青混凝土鋪面路段選址 ------------ 96 • 4.1.4 多孔隙瀝青混凝土設計孔隙率之級配選定 ---- 98 – 4.2 多孔隙瀝青混凝土鋪面結構設計 --------------------100 • 4.2.1 鋪面結構厚度設計 ------------------------100 • 4.2.2 溫度對鋪面結構的影響 --------------------103 • 4.2.3 厚度對鋪面結構破壞的影響 ----------------104 – 4.3 多孔隙瀝青混凝土鋪面材料配合設計案例研討 --------105 • 4.3.1 材料性質與規範的比較 --------------------105 • 4.3.2 粒料級配規範性質 ------------------------107 • 4.3.3 材料配合設計試驗 ------------------------108 • 4.3.4 試驗室成效試驗 --------------------------125 • 4.3.5 配合設計成果檢討 ------------------------132 – 4.4 多孔隙瀝青混凝土鋪面之預算分析 ------------------135 – 4.5 本章小結 ----------------------------------------139 • 第五章 多孔隙瀝青混凝土鋪面施工與驗收 ---------------------141 – 5.1 瀝青混凝土拌合廠資源管理電子化之應用 ------------142 • 5.1.1 強化瀝青混凝土拌合廠品質能力 ------------142 • 5.1.2 提升瀝青混凝土拌合廠經營管理與能力 ------143 – 5.2 多孔隙瀝青混凝土驗廠與生產管制作業 --------------145 • 5.2.1 多孔隙瀝青混凝土配合設計審查 ------------145 • 5.2.2 多孔隙瀝青混凝土驗廠 --------------------146 • 5.2.3 多孔隙瀝青混凝土生產管制作業 ------------150 • 5.2.4 瀝青混凝土拌合廠e化生產管制作業 --------155 – 5.3 多孔隙瀝青混凝土駐廠與品質管制 ------------------157 • 5.3.1 多孔隙瀝青混凝土駐廠 --------------------157 • 5.3.2 多孔隙瀝青混凝土品質管制 ----------------160 • 5.3.3 瀝青混凝土拌合廠e化品質管制作業 --------163 • 5.3.4 多孔隙瀝青混凝土的統計製程管制 ----------164 – 5.4 多孔隙瀝青混凝土鋪面施工控制 --------------------168 • 5.4.1 多孔隙瀝青混凝土試鋪作業 ----------------168 • 5.4.2 瀝青混合物之拌合生產 --------------------169 • 5.4.3 運送 ------------------------------------172 • 5.4.4 鋪築 ------------------------------------173 • 5.4.5 滾壓 ------------------------------------175 • 5.4.6 黏層 ------------------------------------176 • 5.4.7 施工接縫部分 ----------------------------177 – 5.5 多孔隙瀝青混凝土鋪面驗收作業 --------------------179 – 5.6 本章小結 ----------------------------------------183 • 第六章 多孔隙瀝青混凝土鋪面成效探討 -----------------------185 – 6.1 多孔隙瀝青混凝土鋪面成效評估 --------------------185 • 6.1.1 一年期試驗道路成效評估 ------------------185 • 6.1.2 二年期試驗道路成效評估 ------------------188 • 6.1.3 車轍試驗分析 ----------------------------190 • 6.1.4 現地透水試驗分析 ------------------------196 • 6.1.5 抗滑試驗分析 ----------------------------202 • 6.1.6 平坦度試驗分析 --------------------------206 • 6.1.7 彭柯曼樑試驗分析 ------------------------211 • 6.1.8 噪音量測試驗分析 ------------------------214 • 6.1.9 目視調查 --------------------------------219 – 6.2 多孔隙瀝青混凝土孔隙壓實準則建立與應用 ----------221 – 6.3 多孔隙瀝青混凝土鋪面成效影響參數關係探討 --------228 • 6.3.1 鋪面成效影響因素探討 --------------------228 • 6.3.2 影響參數分析結果與討論 ------------------232 – 6.4 多孔隙瀝青混凝土鋪面服務壽年分析 ----------------233 – 6.5 多孔隙瀝青混凝土鋪面生命週期成本分析 ------------236 – 6.6 本章小結 ----------------------------------------239 • 第七章 多孔隙瀝青混凝土鋪面全生命週期管理系統建構 ---------241 – 7.1 全生命週期的系統規劃 ----------------------------241 • 7.1.1 系統使用者需求分析 ----------------------241 • 7.1.2 全生命週期管理系統的評估內涵與要項 ------241 – 7.2 第一階段德菲爾問卷 ------------------------------247 • 7.2.1 第一階段第一次德菲爾問卷成果 ------------247 • 7.2.2 第一階段第二次德菲爾問卷評估內涵與要項 --249 • 7.2.3 第一階段第二次德菲爾問卷 ----------------253 – 7.3 第二階段層級分析法問卷 --------------------------254 – 7.4 多孔隙瀝青混凝土鋪面全生命週期管理系統 ----------259 • 7.4.1 系統構想與理念 --------------------------259 • 7.4.2 系統功能模組 ----------------------------259 • 7.4.3 系統機制探討 ----------------------------264 – 7.5 系統建置 ----------------------------------------265 • 7.5.1 系統開發工具 ----------------------------265 • 7.5.2 系統操作與展示 --------------------------266 • 7.5.3 系統資料輸出 ----------------------------270 – 7.6 本章小結 ----------------------------------------272 • 第八章 結論與建議 -----------------------------------------275 – 8.1 結論 --------------------------------------------275 – 8.2 建議 --------------------------------------------278 參考文獻 ---------------------------------------------------279 附錄一 第一階段第一次德菲爾問卷 ---------------------------288 附錄二 第一階段第二次德菲爾問卷 ---------------------------300 附錄三 第二階段層級分析法問卷 -----------------------------310 附錄四 多孔隙瀝青混凝土鋪面厚度設計結果 -------------------324 附錄五 多孔隙瀝青混凝土配合設計審查表單 -------------------339 附錄六 多孔隙瀝青混凝土驗廠表單 ---------------------------349

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